軸承熱處理知識：退火介紹

退火介紹

（1）鋼的退火與正火

1、退火：
退火和正火是生產(chǎn)中應用很廣泛的預備熱處理工藝，主要用于改善材料的切削加工性能。對于一些受力不大、性能要求不高的機器零件，也可以做為最終熱處理。
等溫退火將奧氏體化后的鋼快冷至珠光體形成溫度等溫保溫，使過冷奧氏體轉變?yōu)橹楣怏w，空冷至室溫。
球化退火 將過共析碳鋼加熱到Ac1以上20～30℃，保溫2～4h，使片狀滲碳體發(fā)生不完全溶解斷開成細小的鏈狀或點狀，彌散分布在奧氏體基體上，在隨后的緩冷過程中，或以原有的細小的滲碳體質點為核心，或在奧氏體中富碳區(qū)域產(chǎn)生新的核心，形成均勻的顆粒狀滲碳體
   均勻化退火（擴散退火） 將工件加熱到1100℃左右，保溫10～15h，隨爐緩冷到350℃，再出爐空冷。工件經(jīng)均勻化退火后，奧氏體晶粒十分粗大，必須進行一次完全退火或正火來細化晶粒，消除過熱缺陷.
   去應力退火 將工件隨爐緩慢加熱到500～650℃，保溫，隨爐緩慢冷卻至200℃出爐空冷。主要用于消除加工應力。
再結晶退火 將材料加熱至再結晶溫度以上，保溫后緩慢冷卻的工藝方法。
    完全退火用于亞共析碳鋼和合金鋼的鑄、鍛件；等溫退火用于奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼；球化退火用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼；均勻化退火用于高質量要求的優(yōu)質高合金鋼的鑄錠和成分偏析嚴重的合金鋼鑄件；去應力退火用于鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件及機加工件；再結晶退火主要用于去除加工硬化。

2、正火：
   將亞共析碳鋼加熱到Ac3以上30～50℃，過共析碳鋼加熱到Accm以上30～50℃，保溫，空氣中冷卻的方法稱為正火。適用于碳素鋼及中、低合金鋼，因為高合金鋼的奧氏體非常穩(wěn)定，即使在空氣中冷卻也會獲得馬氏體組織。對于低碳鋼、低碳低合金鋼，細化晶粒，提高硬度（140～190HBS），改善切削加工性能；對于過共析鋼，消除二次網(wǎng)狀滲碳體，有利于球化退火的進行。

（2）殘留應力退火

一般機械製品於加工面總是免不了會有殘留應力的存在，若製品未經(jīng)適當應力退火處理，在不當?shù)谋┞鹅稛嵩础蠢珀柟?、熱引擎等〉下，會產(chǎn)生變形的現(xiàn)象，另外由殘餘應力經(jīng)常識高度集中在某一局部區(qū)域，例如表面，焊接區(qū)等，因此會局部降低製品的機械強度。為避免這些問題，我們必須採用殘餘應力退火處理。

此處理是將製品緩慢而均勻的加熱至一低於向變化點之溫度，然后至於此溫度一段時間，在緩慢而均勻的逐步冷卻下來，在此過程中最重要的是必須保持製品個區(qū)域之冷卻速度相同，否則冷卻后，由於各區(qū)冷卻速率的差異，會再度造成殘餘應力的出現(xiàn)。此點對復雜形狀之製品尤其嚴重。

由於一應力退火乃是利用原子在高溫有微小潛變的現(xiàn)象，來重組原子位置以消除應力的存在。因此材料支應力退火溫度隨著材料之高溫潛變能力不同而有所變化。一般對耐潛變之材料。例如低合金鋼平常所用之退火溫度為595~675℃，但高鉻合金鋼則在900~1065℃。我們可視情況需要，利用較低的溫度與較長的時間，達到與短時間，高溫度下處理相同效果支應力消除。

去應力退火處理

去應力退火熱處理主要的目的，在於清除因鍛造、鑄造、機械加工或焊接所產(chǎn)生的殘留應力，這種殘存應力常導致工件強度降低、經(jīng)久變形，并對材料韌性、延展性有不良影響，因此弛力退火熱處理對於尺寸經(jīng)度要求嚴格的工件、有安全顧慮的機械構件事非常重要的。弛力退火的熱處理程序係將工件加熱到A1點以下的適當溫度，保持一段時間（不需像軟化退火熱處理那麼久）后，徐緩冷卻至室溫。特別需要注意的是，加熱時的速度要緩慢，尤其是大型物件或形狀復雜的工件更要特別注意，否則弛力退火的成效會大打折扣。

鋼的正火

將鋼加熱到臨界點（AC3、ACcm）以上，進行完全奧氏仜化，然后在空氣中冷卻，這種熱處理工藝，稱為正火。
（一）正火工藝
正火的加熱溫度正化學成份AC3以上50-100℃；過共析鋼的加熱溫度ACcm以上30-50℃。保溫時間主要取決于工件有效厚度和加熱爐的型式，如在箱式爐中加熱時，可以每毫米有效厚度保溫一分鐘計算。保溫后的冷卻，一般可在空氣中冷卻，但一些大型工件或在氣溫較高的夏天，有時也采用吹風或噴霧冷卻。
（二）正火后組織與性能
正火實質上是退火的一個特例。兩者不同之處，主要在于冷卻速度較快，過冷度較快，因而發(fā)生了偽共析轉變，使組織中珠光量增多，且珠光柋的片層間距變小。應該指出，某些高合金鋼空冷后，能獲得貝氏體或馬氏體組織，這是由于高合金鋼的過冷奧氏體非常穩(wěn)定，C曲線。
由于正火后的組織上的特點，故正火后的強度、硬度、韌性都比退火后的高，且塑性也并不降低。
正火的應用
正火與退火相比，鋼的機械性能高，提價簡便，生產(chǎn)周期短，能耗少，故在可能條件下，應優(yōu)先考慮采用正火處理。目前的應用如下：
1.作為普通結構零件的最終熱處理
2.改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性
3.作為中碳結構鋼制作的較重要零件的預先熱處理。
4.消除過共析鋼中風狀二次滲碳體，為球化退火作好組織準備
5.對一些大型的或形狀較復雜的零件，淬火可能有開裂的危險進，正火也往往代替淬火、回火處理，而作為這類零件的最終熱處理。 很*右。此時己不能稱其為正火，而稱為空淬有關。為了增加低碳鋼的硬度，可適當提高正火溫度。

鋼之退火處理

退火處理一般是指將鋼升溫至某一溫度，浸置一段時間后，再以一特定速率冷卻下來之處理。主要目的是軟化鋼材。有時亦用以改變其他性質或顯微結構。常見的退火處理有下列幾種

 1.      退火溫度：

在很多之應用退火處理中，我們只注名所需之退火溫度，然后讓其在爐中冷卻即可。在進行退火處理時，最容易造成失敗的原因是未能維持爐中溫度之均勻性。越大之爐子越有此種問題。

 2.      製程退火：

由於材料經(jīng)過相等程度冷加工后，會有加工硬化的現(xiàn)象，以至無法做進一步的加工。因此我們必須於製程中加入一退火步驟來消除此種不利的加工硬化現(xiàn)象。此類退火處理統(tǒng)稱為製程退火。由於我們僅是想恢復材料之柔軟性，不在乎材料之顯微及結構內容，故為降低加工程本，一般多採用前面所提過的次臨界退火。最常見之退火溫度在約低於Ae  11至22℃之間。至於溫度的控制只要能保持在不超過Ae  之范圍即可。

3.      切削用退火：

不同之顯微姊購對材料之切削性質有很大不同的影響。例如5160鋼材，若經(jīng)球化處理則可減少切削刀具之損耗。然而對其他之鋼材，球化結構不一定就有較佳之切削性質。一般我們可是材料之含碳量來訂出最佳之切削用顯微結構。

4.      球化處理

所的球化處理乃是在退火處理后能獲得球狀之碳化物之一種處理。一般可採用以下幾種方法得到。

a.       長時間熱浸置於略低於Ae  之溫度。

b.      輪番加熱及冷卻於Ae  溫度上下〈最好剛剛高於Ac  及低於Ar  〉。

c.       加熱至高於Ac  ，然后慢慢在爐中冷卻，或停留Ar  一長時間。

d.      從一溫度剛能完全溶解碳化物冷卻下來，所有之冷卻速率須用不產(chǎn)生碳化物。然后在按a或b法升溫回去。

5.      鍛件之退火處理：

由於鍛件經(jīng)常接有冷成型或車型等加工步驟，退火處理一不可避免之熱處理過程。所需之退火過程必須取決於鍛件之材料及后接之製程。切削用之鍛件退火處理──若鍛件材料須有球化組織以便隨后之切削成型，我們可採用熱鍛溫度於奧斯田化溫度之上，然后在鍛后直接將鍛件出送到一具有球化處理溫度之爐內進行球化處理。此法可節(jié)省製作之時間與成本。冷成型用之鍛件退火處理──為方便隨后之冷成型加工，我們當然希望鍛件越短越好。故球化處理是最好之處理。在形狀及材料條件允許下，前述之步驟為最可取之處理。在冷成型后，由於冷加工，成品之殘餘應力應被注意到。我們應採取以前所討論過的應力退火處理來消除此種情況。

均勻化退火處理

均勻化處理（Homogenization），是利用在高溫進行長時間加熱，使內部的化學成分充分擴散，因此又稱為『擴散退火』。加熱溫度會因鋼材種類有所差異，大鋼錠通常在1200℃至1300℃之間進行均勻化處理，高碳鋼在1100℃至1200℃之間，而一般鍛造或軋延之鋼材則在1000℃至1200℃間進行此項熱處理。

球化退火處理

球化退火主要的目的，是希望藉由熱處理使鋼鐵材料內部的層狀或網(wǎng)狀碳化物凝聚成為球狀，使改善鋼材之切削性能及加工塑性，特別是高碳的工具鋼更是需要此種退火處理。常見的球化退火處理包括：（1）在鋼材A1溫度的上方、下方反覆加熱、冷卻數(shù)次，使A1變態(tài)所析出的雪明碳鐵，繼續(xù)附著成長在上述球化的碳化物上；（2）加熱至鋼材A3或Acm溫度上方，始碳化物完全固溶於沃斯田體后急冷，再依上述方法進行球化處理。使碳化物球化，尚可增加鋼材的淬火后韌性、防止淬裂，亦可改善鋼材的淬火回火后機械性質、提高鋼材的使用壽命。

軟化退火處理